4.6 단열선도의 기입
(5) 온도 값이 의심스럽거나 자료가 없는 경우
온도 값이 의심스러운 층에 대해서는 범례에 TEMP DBTFL 615~550hPa 와 같이 표시.
관측 자료가 없는 층에는 그 부분에 MISDA(Missing Data)라고 기입한다.
자료수신이 전혀 없는 경우 : 00Z MISG
(6) 관측회수별 상태곡선 기입요령
단열선도 작성에 통상적으로 한 관측소에서 하나의 단열선도가 작성되며 자료의 연속성을 점검하기 위하여 이전 시각(보통 12시간 이전)의 관측 자 료를 함께 기입한다. 또 때에 따라서 단열도에는 세 시각의 상태곡선이 그 려진다. 이 경우에 12시간 이전의 대기선도는 검정색으로, 그리고 그 이후 것은 청색으로, 최근 관측 자료에 의한 대기선도는 적색으로 표시한다. 이 를 구체적으로 기술하면 다음과 같다.
• 1일 2회 관측 : 0000, 1200Z의 대기 상태곡선을 기입, 전 날 1200Z의 상태곡선을 복사한다.
• 1일 4회 관측 : 하나의 단열선도에 0000Z, 0600Z를 기입하고 전 날 1800Z를 복사한다. 또 하나의 단열선도에 1200Z, 1800Z를 기입하고 전 날 0600Z를 복사한다.
• 관측시각에 따른 상태곡선별 색깔(3회 관측 자료 기입 시) 전전시간 상태곡선 : 검정색
전 시간 상태곡선 : 청색 최근 상태곡선 : 적색
4.7 Skew T-log p 다이어그램의 예
4.7.1 기상청의 Skew T-log p 다이어그램
기상청은 세계기상기구(WMO)의 규정에따라 라디오존데 관측를 실시한다.
그림 4.11은 한국 기상청이 지정한 관측지점에서 라디오존데 관측을 통해 서 얻어진 정시관측(0000Z, 1200Z)데이터를 이용하여 작성한 대기선도이 다.
16
4장 Skew T-log p 다이어그램의 기본 구조대기물리
-(1) 그림 4.11의 좌측에 있는 표에 대한 설명
1) Temp : 해당고도에서 기온 2) Hum : 해당고도에서 상대습도
3) Wind : 해당고도에서 풍향(도), 풍속(kt) 4) FL : 빙결고도(Freezing Level, gpm) 5) 850 EQT(K) : 850hPa에서 상당온도
[그림 4.11]현재 기상청이 사용하고 있는 Skew T-log p 다이어그램의 예(백령도)
4.7 Skew T-log p 다이어그램의 예
6) T/P(gpm) : 대류권계면 고도 7) LCL(gpm) : 상승응결고도 8) CCL(gpm) : 대류응결고도 9) LFC(gpm) : 자유대류고도
10) HEL(gpm) : 평형고도(Height of Equilibrium Level) 11) M/W(gpm) : 최대풍(Max Wind)이 나타나는 고도
12) SSI(850-500) : 850-500hPa 간의 쇼월터 지수(Showalter Index) 13) SSI(925-500) : 925-500hPa 간의 쇼월터 지수(Showalter Index) 14) SSI(925-700) : 925-700hPa 간의 쇼월터 지수(Showalter Index) 15) LI(1000-500) : 1000-500hPa 간의 L-I 지수(Lifted Index) 16) LI(925-500) : 925-500hPa 간의 L-I 지수(Lifted Index) 17) K-index : K-지수
18) TT-index : 총합산 지수(Total Total Index) 19) SRH : SRH(Strom-relative Helicity)
20) CAPE : 대 류 가 용 에 너 지 (Convective Available Potential Energy, )
21) CIN : 대류억제 에너지 (Convective Inhibition) 22) TPW(mm) : 대기의 총 가강수량
22) TPW(mm) : 대기의 총 가강수량 23) Cloud : 하늘 상태
24) Upper : 상층운 25) Middle : 중층운 26) Lower : 하층운
27) THCKN(10-7) : 1000hPa과 700hpa간의 층후 28) CVT Temp : 대류온도(Convective Temperature) 29) Max Temp : 최고온도
30) Min Temp : 최저온도
(2) 대기선도 중심에 있는 용어
1) LAT : 관측지점 위치(위도: 각으로 표시 ) 2) LON : 관측지점 위치(경도: 각으로 표시)
3) HMSL : 평균 해수면을 기준으로 한 관측소 고도(m)
4.7 Skew T-log p 다이어그램의 예
다음은 앞에 주어진 모수 중에서 CIN, CAPE, TWP, SRHDP 관한 설명이 다.
(1) CIN
대기가 조건부 불안정인 상태에서 지상에 있는 공기덩이가 상승하여 뇌우 를 발달시키려면 적어도 공기덩이를 자유대류고도까지 상승할 수 있도록 외부에서 공기덩이에 역학적 일(Mechanical Work)을 해주어야 한다. 이 경 우 에 공 기 덩 이 에 공 급 해 주 어 야 할 에 너 지 를 대 류 억 제 에 너 지 (Convective Inhibition 또는 Convective Inhibition Energy : CIN)이라고 한다. 열역학 다이어그램(그림 5.5, 5.6 참고)에서 주위 대기의 기온 곡선 과 공기덩이의 상승곡선(습윤 단열선)이 만나 이루는 부분이 음의 면적 (Negative Area)으로 주어진다. 공기덩이의 가온도를 , 주위공기의 가 온도를 이라고 하면 대류억제에너지는 다음 식으로 주어진다.
(4.8)
4.7.2 모수에 관한 설명
18
4장 Skew T-log p 다이어그램의 기본 구조대기물리
-여기서 는 건조공기에 대한 기체 상수를 나타낸다. 그리고 와 는 각각 자유대류고도와 지면에서 기압을 나타낸다.
(2) CAPE
대류가용위치에너지(Convective Available Potential Energy : CAPE)은 부력에 의해 상승하는 공기덩이가 자유대류고도나 대류응결고도에서 부력 에 의 해 상승 하는 공기 덩이 가 가질 수 있는 최 대가 용에너 지(Max Available Potential Energy)이다. 열역학 다이어그램(참고, 그림 5.5; 5.6) 에서 주위 대기의 기온 곡선과 공기덩이의 상승곡선(습윤 단열선)이 만나 이루는 부분이 양의 면적(Positive Area)으로 주어진다. 이 경우 두 곡선의 만나는 최저고도는 자유대류고도(또는 대류응결고도)이고 최대고도는 공 기덩이의 온도와 주위 공기의 온고가 같아져 부력이 영이 되는 평형고도이 다. 공기덩이의 대류가용 위치에너지는 다음 식으로 주어진다.
(4.9)
여기서 와 는 각각 자유대류고도와 평형고도에서 기압( )을 나타낸다.
대류가용에너지는 뇌우의 발생가능성을 분석하는데 이용된다. 단위질량의 공기덩이의 대류가용에너지가 1000m2s－2미만일 때는 강한 대류가 일어
4.7 Skew T-log p 다이어그램의 예
날 가능성이 적다. 그러나 대류가용에너지가 2000m2s－2일 때는 격렬 폭풍 (Severe Storm)이 발생할 확률이 높다.
(3) TWP
대기의 총 가강수량 (PWAT)은 지표에서 대기 최정상 고도까지 단위면적 의 공기 기둥 내에 포함된 수증기가 일시에 응결하여 비가 내렸을 때 지상 의 강수량을 의미하며, 악기상의 가능성을 분석하는데 이용된다. 총가강수 량 는 비습( )와 물의 밀도( ) 그리고 공기밀도( )를 이용하면
(4.10)
으로 나타낼 수 있다. 여기서 는 길이의 단위를 가지며 보통 mm로 표시 한다.
한편 정역학 방정식 를 식 (4.8)에 적용하면
(4.11)
∞
으로 표현된다. 여기서 는 지표면에서 기압을, 그리고 는 지표면에서 중력가속도를 나타낸다.
가강수량은 GPS(Global Positioning System), 라디오존데, 마이크로파를 이 용 한 대 기 의 수 증 기 관 측 용 복 사 계 (Microwave Water Vapor Radiometer)을 이용하여 측정한다. 가강수량의 분석에 의하면
mm 이상인 경우에는 소나기, 뇌우 등이 발생할 가능성이 높다. 가강수량 의 시간에 따른 국지적 변화는 지표에서 물의 증발, 대기에서 강수, 그리고 수평 바람에 의한 수증기의 이동에 의해 결정된다. 따라서 여름철 장마 시 에 집중호우는 많은 수증기가 한반도로 이동하여, 가강수량이 크게 증가할 때 발생한다.
(4) SRN
SRH(Strom-relative Helicity)를 도입하여 토네이도 발생 예보에 활용 하 고 있다. 기상학에서 와도전이(Helicity)는 주위 공기에서 운동 상태에 있 는 공기로 와도(Vorticity)의 이동을 의미한다. 와도전이의 단위는
으로 단위질량에 대한 에너지로 고도에 따른 바람시어(Wind Shear)로 인 한 에너지 이동의 척도로 해석할 수 있다.
≥
4.7 Skew T-log p 다이어그램의 예
대류폭풍(Convective Storm) 주위의 바람 벡터를 , 지면에 대한 폭풍 의 이동속도가 인 경우 다음과 SRH를 정의 한다.
(참고: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrodynamical_helicity).
(4.12)
여기서 는 폭풍에 대한 주위 바람의 상대속도를 나타내며, 으로 주어진다. 식(4.12)를 전개하면 다음과 같다.
(4.13)
식(4.13)에서 보는 바와 같이 바람의 연직시어가 영인 경우에는 SRH는 영 이 된다.
SRH는 뇌운에서 토네이도 발생 가능성을 예측하는데 이용된다. 이 경우 식(4.12)의 적분은 보통 지상에서 도고 3km까지 수행된다. 북아메리카의 경우 토네이도 발달에 대한 SRH의 기준값은 다음과 같다.
∙ ∇ ×
∙
20
4장 Skew T-log p 다이어그램의 기본 구조대기물리
-150<SRH <299 : 약한 토네이도를 동반한 거대세포뇌우 발생 가능
300<SRH <499 : 강한 토네이도와 거대세포뇌우 발달 가능성이 매우 높음 SRH>450 : 맹렬한 토네이도 발생
4.7.3 와이오밍 대학이 제공하는 Skew T-log p 다이어그램
세계기상 기구가 지정한 세계 각 관측지점에서 라디오존데 관측을 통해서 얻어진 정시관측(0000Z, 1200Z)데이터와 대기선도(그림 4.12)는 미국 와 이오밍대학(University of Wyoming)의 다음 인터넷 주소에서 주어진다.
http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html
다음은 그림 4.12의 오른쪽에 주어진 단열도 분석에서 얻을 수 있는 모수 들에 관한 설명이며, 관련 Web Site는
(http://weather.uwyo.edu/upperair/indices.html)이다.
4.7 Skew T-log p 다이어그램의 예
1) SLAT : 관측지점 위치(위도 : 각으로 표시 )
2) SLOT : 관측지점 위치(경도 : 각으로 표시), 서경은 -, 동경은 +로 표시
3) SELV : 관측소 고도(m)
4) SHOW : 쇼월터 지수(Showalter Index) 5) LIFT : L-I 지수(Lifted index)
6) LFTV : 가온도를 이용하여 계산한 LIFT
7) SWET : SWEAT(Severe Weather Threat)지수 8) KINX : K-지수
9) CTOT : 교차합산지수(Cross Totals Index) 10) VTOT : 연직합산지수(Vertical Totals Index) 11) TOTL : 총합산지수(Total Total Index)
12) CAPE : 대 류 가 용 에 너 지 (Convective Available Potential Energy, )
13) CAPV : 가온도를 이용하여 계산한 CAPE
14) CINS : 대류억제 에너지(Convective Inhibition, ) 15) CINV : 가온도를 이용하여 계산한 대류억제 에너지 16) EQLV : 평형고도(Equilibrium Level, hPa)
16) EQLV : 평형고도(Equilibrium Level, hPa) 17) EQTV : 가온도를 이용하여 계산한 평형고도
18) LFCT : 자유대류고도(Level of Free Convection, hPa) 19) LFCV : 가온도를 이용하여 계산한 LFCT
20) BRCH : 총체 리차드슨 수(Bulk Richardson Number) 21) BRCV : CAPV를 이용하여 계산한 BRCH
22) LCLT : LCL에서 온도(K) 23) LCLP : LCL에서 기압(hPa)
24) MLTH : 500m 이하의 최하 혼합층의 평균온도(K) 25) MLMR : 500m 이하의 최하 혼합층의 평균혼합비( ) 26) THTK : 1000hPa와 500hPa 간의 층후(m)
27) PWAT : 대기의 총 가강수량(mm)